CN113532388B - 深厚淤泥地层中u型成槽监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种深厚淤泥地层中U型成槽监测装置,包括倾斜监测装置和强度监测装置,倾斜监测装置用于测量U型成槽的倾斜角度,强度监测装置用于监测U型成槽外土体的强度。通过成槽的倾斜带动U形管(内部装置)的倾斜,致使U形管内左右管口出水量不等,通过两端管口的倾斜水收集装置收集的一端的出水量,再通过计算得出成槽的具体倾斜角度,克服了对深厚淤泥土层的成槽测斜难题。另外电磁弹射应变仪头部的应变片接触土体,通过应变片测量的数据实现对成槽强度的监测。本发明装置具有简便、易操作的优点,同时成本低、效率高、性能可靠。
Description
技术领域
本申请属于城市地铁车站深基坑施工领域,涉及一种成槽监测装置,具体涉及一种用于深厚淤泥土层的U型成槽监测装置。
背景技术
随着城市用地愈趋紧张,为了充分利用地下空间,提高地下空间的利用率,缓解城市用地紧张的现状,城市中心区深基坑开挖项目越来越多,地下连续墙支护方式在基坑支护中的应用也越来越广泛,对成槽的倾斜和强度监测工作也应运而生。以往的成槽倾斜监测方法主要是将超声波探测仪缓缓深入成槽底部,通过读取超声波探测仪数据得知成槽发生的倾斜变化。但是这种方法功效低,无法做到随时测量,测量的数据也仅限于成槽的倾斜,测量过程容错率低,一旦失误就要重新开始测量,且难以实现对深厚淤泥地层成槽倾斜的监测。
深厚淤泥地层具有孔隙比大、天然含水量高、压缩性高、渗透性低且强度低等特性,严重限制了道路、桥梁、房屋等基础设施的建设,深厚淤泥土层中成槽的倾斜与强度监测显得尤为重要。
发明内容
本申请的目的是,为了克服上述现有技术的不足,提供一种用于深厚淤泥土层的成槽监测装置,并具可实时监测,功效高,检测内容多元化的特点。
为了实现上述目标,本申请提供了如下技术方案:
一种深厚淤泥地层中U型成槽监测装置,包括倾斜监测装置7和强度监测装置,倾斜监测装置7用于测量U型成槽的倾斜角度,强度监测装置用于监测U型成槽外土体的强度。
所述倾斜监测装置7包括倾斜水收集装置71、U型管排水口72、U型管73、液体74;所述U型管73中装满液体74;所述两个倾斜水收集装置71分别安装在两个U型管排水口72的下侧,用于收集U型管73排出的液体。所述两个U型管排水口72分别设置在U型管73管口的上部,开口朝向成槽内侧;所述倾斜水收集装置71包括玻璃刻度管711、活塞712、刻度管底部固定器713、容量瓶714。所述玻璃刻度管711为带有刻度的细长玻璃管,下部与刻度管底部固定器713连接;所述刻度管底部固定器713与容量瓶714底部连接;所述容量瓶714为承装U型管73排出的液体74的容器;所述活塞712为轻质材质,呈“工”字型,密度小于液体74的密度,内部呈空心,可使玻璃刻度管711穿过。
通过活塞712顶部与玻璃刻度管711上刻度线重合处可读取倾斜水收集装置71收集的液体74的体积。通过计算,得到U型管73中液体74下降的高度h,设定U型管排水口72与成槽中心点的距离为S,则h/S的值即为倾斜角的正切值,从而得到倾斜角。
所述强度监测装置包括信号传输线1、控制箱2、电磁弹射应变仪4;控制箱2与电磁弹射应变仪4通过信号传输线1连接,控制箱2为电磁弹射应变仪4提供电源。
所述控制箱2包括导线21、信号装置22、电源23、电流控制器24。所述信号装置22与电源23通过导线21连接,并与信号传输线1连接,用于存储电磁弹射应变仪4监测数据;所述电流控制器24与电源23连接,用于控制电源23输出电流方向。
所述电磁弹射应变仪4安装在地连墙混凝土中,包括应变片41、传导线42、小滚轮43、磁铁44、电磁铁45、连接杆46。所述应变片41成板状结构,固接在连接杆46的外侧,与土体面接触;所述连接杆46为中空管,传导线42一端与应变片41连接,另一端穿过连接杆46、磁铁44、电磁铁45后与信号传输线1连接;所述磁铁44一侧与连接杆46尾部固接;电磁铁45设置在磁铁44的另一侧,且两构件间设置一定间距。
在连接杆46中部设置有上下两组小滚轮43,用于连接杆46横向移动。所述小滚轮43包括粘结部431、轴承部件432、滚轮433;所述粘结部431通过支架安装在滚轮433上方,用于与外部混凝土粘结。所述轴承部件432安装在滚轮433中间,滚轮433围绕轴承部件432转动。
通过电流控制器24控制电源23输出电流方向,改变电磁铁45的磁场方向,因磁场作用力,使得磁铁44远离电磁铁45,进而连接杆46横向移动,使得应变片41紧贴土层,测量土层的形变,进而得到土层剪切强度。
引入电磁弹射应变仪外部清理系统8用于清洗电磁弹射应变仪4;
所述电磁弹射应变仪外部清理系统,包括混凝土外壳(外部装置)5、进水管A 81、出水管A 82、进水管B 83、排水管89、外部水槽88、进水管C、出水管C 87、水箱86、潜水泵85、出水管B 84。所述潜水泵85放置于水箱86底部。
每个电磁弹射应变仪4外侧布设一组进水管和排水管,通过进水管输入清水,清水清洗电磁弹射应变仪4中应变片41前面的淤泥,之后通过排水管排至水箱86,之后再通过潜水泵85抽取水箱86中的泥浆混合液排至外部水槽88,达到清洗电磁弹射应变仪的目的。
本申请与现有技术相比,具有以下优点和有益效果:
1.本申请装置具有快速精准测量成槽倾斜的优点。本申请装置通过成槽的倾斜带动U形管(内部装置)的倾斜,致使U形管内左右管口出水量不等,通过两端管口的倾斜水收集装置收集的一端的出水量,再通过计算得出成槽的具体倾斜角度,克服了对深厚淤泥土层的成槽测斜难题。
2.本申请装置具有兼备监测成槽强度的优点。本申请通过改变电流方向改变电磁铁的正负极,使得电磁弹射应变仪接触土体,致使电磁弹射应变仪头部的应变片接触土体,通过应变片测量的数据实现对成槽强度的监测。
3.本申请装置具有简便、易操作的优点,同时成本低、效率高、性能可靠。
附图说明
图1为U型成槽监测装置的结构示意图。
图2为控制箱示意图。
图3为电磁弹射式应变监测装置主视图;
图4为小滚轮示意图;
图5为倾斜水收集装置示意图;
图6为装置倾斜图。
数字标记注解:
信号传输线1、控制箱2、导线21、信号装置22、电源23、电流控制器24、混凝土外壳3;
电磁弹射应变仪4、应变片41、传导线42、小滚轮43、粘结部431、轴承部件432、滚轮433、磁铁44、电磁铁45、连接杆46;
土层5、成槽6;
倾斜监测装置7、倾斜水收集装置71、U型管排水口72、U型管73、液体74;
电磁弹射应变仪外部清理系统8、进水管A 81、出水管A 82、进水管B 83、出水管B84、潜水泵85、水箱86、出水管C 87、外部水槽88、排水管89;
成槽中心点9。
具体实施方式
以下结合附图所示对本申请作进一步的说明。
如图1所示,所述一种深厚淤泥地层中U型成槽监测装置,包括倾斜监测装置7和强度监测装置。
所述倾斜监测装置7包括倾斜水收集装置71、U型管排水口72、U型管73、液体74;所述U型管73中装满液体74;所述两个倾斜水收集装置71分别安装在两个U型管排水口72的下侧,用于收集U型管73排出的液体。72所述两个U型管排水口72分别设置在U型管73管口的上部,开口朝向成槽内侧;所述倾斜水收集装置71包括玻璃刻度管711、活塞712、刻度管底部固定器713、容量瓶714。所述玻璃刻度管711为带有刻度的细长玻璃管,下部与刻度管底部固定器713连接;所述刻度管底部固定器713与容量瓶714底部连接;所述容量瓶714为承装U型管73排出的液体74的容器;所述活塞712为轻质材质,呈“工”字型,密度小于液体74的密度,内部呈空心,可使玻璃刻度管711穿过。
如图5所示,通过活塞712顶部与玻璃刻度管711上刻度线重合处可读取倾斜水收集装置71收集的液体74的体积。通过计算,得到U型管73中液体74下降的高度h,设定U型管排水口72与成槽中心点的距离为S,则h/S的值即为倾斜角的正切值,从而得到倾斜角。
如图1所示,所述强度监测装置包括信号传输线1、控制箱2、电磁弹射应变仪4;控制箱2与电磁弹射应变仪4通过信号传输线1连接,控制箱2为电磁弹射应变仪4提供电源。
如图2所示,所述控制箱2包括导线21、信号装置22、电源23、电流控制器24。所述信号装置22与电源23通过导线21连接,并与信号传输线1连接,用于存储电磁弹射应变仪4监测数据;所述电流控制器24与电源23连接,用于控制电源23输出电流方向。
如图3所示,所述电磁弹射应变仪4安装在地连墙混凝土中,包括应变片41、传导线42、小滚轮43、磁铁44、电磁铁45、连接杆46。所述应变片41成板状结构,固接在连接杆46的外侧,与土体面接触;所述连接杆46为中空管,传导线42一端与应变片41连接,另一端穿过连接杆46、磁铁44、电磁铁45后与信号传输线1连接;所述磁铁44一侧与连接杆46尾部固接;电磁铁45设置在磁铁44的另一侧,且两构件间设置一定间距。
如图4所示,在连接杆46中部设置有上下两组小滚轮43,用于连接杆46横向移动。所述小滚轮43包括粘结部431、轴承部件432、滚轮433;所述粘结部431通过支架安装在滚轮433上方,用于与外部混凝土粘结。所述轴承部件432安装在滚轮433中间,滚轮433围绕轴承部件432转动。
通过电流控制器24控制电源23输出电流方向,改变电磁铁45的磁场方向,因磁场作用力,使得磁铁44远离电磁铁45,进而连接杆46横向移动,使得应变片41紧贴土层,测量土层的形变,进而得到土层剪切强度。
进一步的实际使用中为了更好的发挥强度监测装置的效果,引入电磁弹射应变仪外部清理系统8用于清洗电磁弹射应变仪4。如图1外部所示,所述电磁弹射应变仪外部清理系统,包括混凝土外壳(外部装置)5、进水管A 81、出水管A 82、进水管B 83、排水管89、外部水槽88、进水管C、出水管C 87、水箱86、潜水泵85、出水管B 84。所述潜水泵85放置于水箱86底部。
每个电磁弹射应变仪4外侧布设一组进水管和排水管,通过进水管输入清水,清水清洗电磁弹射应变仪4中应变片41前面的淤泥,之后通过排水管排至水箱86,之后再通过潜水泵85抽取水箱86中的泥浆混合液排至外部水槽88,达到清洗电磁弹射应变仪的目的。
实施例1:
S1:
初步清理成槽内壁,将本发明的U型成槽监测装置放入成槽内(磁铁44外部为N极),开挖外部水槽88。
S2:
打开控制箱2内部电源23,通过电流控制器24通入正向电流,此时电磁铁(通带内螺线管)45的外部为N极,使磁铁44与电磁铁(通电螺线管)45相吸,由于吸引力,连接杆46的头部装置(应变片41)与混凝土外壳(外部装置)3的外壁贴合。
S3:
在进水管A 81、进水管B 83、进水管C(图中未示意)中通入水流,以进出水管81为例,水流通过进水管A 81到达电磁弹射应变仪4,带着附着在应变片41前端的淤泥流入出水管A 82,最后水流与淤泥汇入水箱86。打开潜水泵85,将水箱86中的水和淤泥抽出,排入外部水槽88,实现电磁弹射应变仪外部清理。
S4:
通过电流控制器24通入反向电流,此时电磁铁(通带内螺线管)45的外部为S极,使磁铁44与电磁铁(通电螺线管)45相斥,由于排斥力,连接杆46的头部装置(应变片41)保持与淤泥土层贴合。
实施例二:算例
如图6所示,倾斜发生时,U形管(内部装置)73如图5所示,由倾斜水收集装置71收集的水的体积V,以及U形管的截面积A,算得下沉端液面下沉量Δh,再由成槽中心点9与U型管排水口72间距离S,算得倾斜角tanα=Δh/S。
算例如下:如倾斜水收集装置收集的水的体积为90毫升,U形管的截面积为15平方厘米,算得下沉端液面下沉量Δh=90/15=6厘米,设成槽中心点9与U型管排水口间距离S为1米,则倾斜角tanα=Δh/S=6/100=0.06,算得倾斜角α=3.434°。
Claims (3)
1.一种深厚淤泥地层中U型成槽监测装置,其特征在于,包括倾斜监测装置(7)和强度监测装置,倾斜监测装置(7)用于测量U型成槽的倾斜角度,强度监测装置用于监测U型成槽外土体的强度;
所述强度监测装置包括信号传输线(1)、控制箱(2)、电磁弹射应变仪(4);控制箱(2)与电磁弹射应变仪(4)通过信号传输线(1)连接,控制箱(2)为电磁弹射应变仪(4)提供电源;
所述控制箱(2)包括导线(21)、信号装置(22)、电源(23)、电流控制器(24);所述信号装置(22)与电源(23)通过导线(21)连接,并与信号传输线(1)连接,用于存储电磁弹射应变仪(4)监测数据;所述电流控制器(24)与电源(23)连接,用于控制电源(23)输出电流方向;
所述电磁弹射应变仪(4)安装在地连墙混凝土中,包括应变片(41)、传导线(42)、小滚轮(43)、磁铁(44)、电磁铁(45)、连接杆(46);所述应变片(41)成板状结构,固接在连接杆(46)的外侧,与土体面接触;所述连接杆(46)为中空管,传导线(42)一端与应变片(41)连接,另一端穿过连接杆(46)、磁铁(44)、电磁铁(45)后与信号传输线(1)连接;所述磁铁(44)一侧与连接杆(46)尾部固接;电磁铁(45)设置在磁铁(44)的另一侧,且两构件间设置一定间距;
在连接杆(46)中部设置有上下两组小滚轮(43),用于连接杆(46)横向移动;所述小滚轮(43)包括粘结部(431)、轴承部件(432)、滚轮(433);所述粘结部(431)通过支架安装在滚轮(433)上方,用于与外部混凝土粘结;所述轴承部件(432)安装在滚轮(433)中间,滚轮(433)围绕轴承部件(432)转动;
通过电流控制器(24)控制电源(23)输出电流方向,改变电磁铁(45)的磁场方向,因磁场作用力,使得磁铁(44)远离电磁铁(45),进而连接杆(46)横向移动,使得应变片(41)紧贴土层(5),测量土层(5)的形变,进而得到土层(5)强度。
2.如权利要求1所述的一种深厚淤泥地层中U型成槽监测装置,其特征在于:
所述倾斜监测装置(7)包括倾斜水收集装置(71)、U型管排水口(72)、U型管(73)、液体(74);所述U型管(73)中装满液体(74);两个倾斜水收集装置(71)分别安装在两个U型管排水口(72)的下侧,用于收集U型管(73)排出的液体;所述两个U型管排水口(72)分别设置在U型管(73)管口的上部,开口朝向成槽内侧;所述倾斜水收集装置(71)包括玻璃刻度管(711)、活塞(712)、刻度管底部固定器(713)、容量瓶(714);所述玻璃刻度管(711)为带有刻度的细长玻璃管,下部与刻度管底部固定器(713)连接;所述刻度管底部固定器(713)与容量瓶(714)底部连接;所述容量瓶(714)为承装U型管(73)排出的液体(74)的容器;所述活塞(712)为轻质材质,呈“工”字型,密度小于液体(74)的密度,内部呈空心,可使玻璃刻度管(711)穿过;
通过活塞(712)顶部与玻璃刻度管(711)上刻度线重合处可读取倾斜水收集装置(71)收集的液体(74)的体积;通过计算,得到U型管(73)中液体(74)下降的高度h,设定U型管排水口(72)与成槽中心点的距离为S,则h/S的值即为倾斜角的正切值,从而得到倾斜角。
3.如权利要求1或者2所述的一种深厚淤泥地层中U型成槽监测装置,其特征在于:
引入电磁弹射应变仪外部清理系统(8)用于清洗电磁弹射应变仪(4);
所述电磁弹射应变仪外部清理系统(8)包括混凝土外壳(3)、进水管A(81)、出水管A(82)、进水管B(83)、排水管(89)、外部水槽(88)、进水管C、出水管C(87)、水箱(86)、潜水泵(85)、出水管B(84);所述潜水泵(85)放置于水箱(86)底部;
所述电磁弹射应变仪(4)外侧布设一组进水管和排水管,通过进水管输入清水,清水清洗电磁弹射应变仪(4)中应变片(41)前面的淤泥,通过排水管排至水箱(86),再通过潜水泵(85)抽取水箱(86)中的泥浆混合液排至外部水槽(88)。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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